[发明专利]一种集成式电液转向作动单元及控制方法

权利要求书

1.一种集成式电液转向作动单元，其特征在于包括：双向伺服电机、双向齿轮泵、执行油缸、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成；

外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机通过传动轴驱动双向齿轮泵输出油液流量，从而驱动执行油缸的伸出方向及伸出速度；

控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力，并用于设定双向齿轮泵最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；控制阀块总成能够实现执行油缸所有腔体连通处于浮动工作状态,提高了集成式电液转向作动单元应急工况转向工作的安全性；

控制阀块总成，包括：阀体、单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀；

单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀安装在阀体内；

双向齿轮泵的两个油口设置了溢流阀，用于设定油源最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；

执行油缸的两个油口设置了溢流阀，能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力；

闭式油箱至双向齿轮泵两油口分别设置了单向阀，实现双向齿轮泵单向建压与吸油功能的正常切换；

执行油缸的两个腔分别设置了液控单向阀，用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低循环工作油液的温度；

执行油缸的两个腔之间设置了电磁换向阀，不得电时，断开执行油缸的两个工作腔；得电时，将执行油缸的两个工作腔连通，用于在应急工况下，实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态；

在控制阀块总成中电磁换向阀得电时，执行油缸在负载作用下能够跟随运动；

应急工况，包括：双向伺服电机失效或双向齿轮泵失效；

双向伺服电机输出的电能通过双向齿轮泵转化成油源的压力能，通过油源控制执行油缸的伸出和缩回运动；

执行油缸采用双出杆液压缸，包括两个油腔，通过一腔进油另一腔回油实现双出杆液压缸内活塞杆单向运动；

双出杆液压缸，包括：缸筒、活塞杆、端盖、支耳、底座；

缸筒与底座固连，活塞杆穿过缸筒与缸筒两端的端盖；活塞杆将缸筒分成两部分，行程两个油腔，支耳设置在活塞杆的两端，与外部负载连接；

闭式油箱为闭式液压油箱，采用闭式结构，确保集成式电液转向作动单元在任何工作姿态下，双向齿轮泵都有很好的吸油能力；

双向伺服电机、双向齿轮泵、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成组成的动力单元与执行油缸采用模块化，动力单元与执行油缸能够通过螺接集成为一体，也能够根据安装空间分开布置，通过外部管路连接；

动力单元与执行油缸平行布置，有效减少轴向布置空间；

转向作动单元能够用于特种车辆转向系统中，采用电驱动模式，每个车轴的左右车轮转向摆臂连接一根集成式电液转向作动单元执行油缸的两个支耳，依靠单个电液作动单元独立驱动，实现全轮独立驱动转向，解决特种车辆多模式转向的难题；

转向作动单元充分考虑特种车辆底盘安装空间的限制，将集成式电液转向作动单元的动力单元与执行油缸模块化设计，能够通过螺接方式将二者集成为一体，也能够根据具体安装空间分开布置，通过外部管路连接，安装方式灵活；同时，通过将集成式电液转向作动单元的油源与执行油缸平行式布置，有效减少轴向布置空间，便于安装；双向伺服电机、双向齿轮泵、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成组成的动力单元与执行油缸采用模块化，动力单元与执行油缸能够通过螺接集成为一体，也能够根据安装空间分开布置，通过外部管路连接；

集成式电液转向作动单元，还包括：第三单向阀(3.3)、第一溢流阀(5.1)、第二单向阀(3.2)、第二液控单向阀(4.2)、第四单向阀(3.4)、第二溢流阀(5.2)、第一液控单向阀(4.1)、第一单向阀(3.1)、第三溢流阀(5.3)、第四溢流阀(5.4)、电磁换向阀(6)；

执行双出杆液压缸向右运动的控制方式为：双向伺服电机(9)接收向右运动指令后启动，双向齿轮泵(8)出口油液经第三单向阀(3.3)向双出杆液压缸(1)左腔供油，最大推力由泵出口第一溢流阀(5.1)设定，活塞杆向右运动；右腔回油经第二液控单向阀(4.2)回闭式油箱(2)，同时双向齿轮泵(8)的吸油口经第二单向阀(3.2)从闭式油箱(2)里吸油，当活塞杆运动到位后，电机停止；

执行双出杆液压缸向左运动：双向伺服电机(9)接收向左运动指令后启动，双向齿轮泵(8)出口油液经第四单向阀(3.4)向双出杆液压缸(1)右腔供油，最大推力由泵出口第二溢流阀(5.2)设定，活塞杆向左运动；左腔回油经第一液控单向阀(4.1)回闭式油箱(2)，同时双向齿轮泵(8)的吸油口经第一单向阀(3.1)从闭式油箱(2)里吸油，当活塞杆运动到位后，电机停止；

集成式电液转向作动单元的浮动状态控制方式，具体如下：双向伺服电机停止后，通过第三单向阀(3.3)、第四单向阀(3.4)、第一液控单向阀(4.1)、第二液控单向阀(4.2)、第三溢流阀(5.3)、第四溢流阀(5.4)实现液压缸活塞杆位置保持，液压缸两腔的最大压力由第三溢流阀(5.3)、第四溢流阀(5.4)设定；电机停止后，电磁换向阀(6)得电时，执行油缸的左、右两腔沟通，在外力的作用下，实现作动器浮动状态。

2.一种集成式电液转向作动单元的控制方法，其特征在于具有三种控制方式，包括：双出杆液压缸向右运动的控制方式、双出杆液压缸向左运动的控制方式、集成式电液转向作动单元的浮动状态控制方式；

所述双出杆液压缸向右运动的控制方式为：

双向伺服电机(9)接收向右运动指令后启动，双向齿轮泵(8)出口油液经第三单向阀(3.3)向双出杆液压缸(1)左腔供油，最大推力由泵出口第一溢流阀(5.1)设定，活塞杆向右运动；右腔回油经第二液控单向阀(4.2)回闭式油箱(2)，同时双向齿轮泵(8)的吸油口经第二单向阀(3.2)从闭式油箱(2)里吸油，当活塞杆运动到位后，电机停止；

所述双出杆液压缸向左运动的控制方式为：

双向伺服电机(9)接收向左运动指令后启动，双向齿轮泵(8)出口油液经第四单向阀(3.4)向双出杆液压缸(1)右腔供油，最大推力由泵出口第二溢流阀(5.2)设定，活塞杆向左运动；左腔回油经第一液控单向阀(4.1)回闭式油箱(2)，同时双向齿轮泵(8)的吸油口经第一单向阀(3.1)从闭式油箱(2)里吸油，当活塞杆运动到位后，电机停止；

所述集成式电液转向作动单元的浮动状态控制方式为：

双向伺服电机停止后，通过第三单向阀(3.3)、第四单向阀(3.4)、第一液控单向阀(4.1)、第二液控单向阀(4.2)、第三溢流阀(5.3)、第四溢流阀(5.4)实现液压缸活塞杆位置保持，液压缸两腔的最大压力由第三溢流阀(5.3)、第四溢流阀(5.4)设定；电机停止后，电磁换向阀（6）得电时，执行油缸的左、右两腔沟通，在外力的作用下，实现作动器浮动状态。